5 trame du cours sur la lumie re des e toiles et des atomes
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Thème : UNIVERS Autoévaluation Chapitre 5 : La lumière des étoiles et des atomes Cours livre p 126 à 129 et 142 à 145 Objectifs : En bleu : spécifiques au chapitre Je pense savoir faire Je ne pense pas encore savoir faire Remédiation (à compléter...) Pour s’entrainer seul : Livre : n°19 p131, n°12 p147, et exercice résolu p132 et 148 Mobiliser et organiser ses connaissances Connaître la composition chimique du Soleil. Savoir que la longueur d’onde caractérise dans l’air et dans le vide une radiation monochromatique. Savoir qu’un corps chaud émet un rayonnement continu, dont les propriétés dépendent de la température. Livre p 144 ; AM n°1 AD n°10 et AE n° 5 et AM n°2 Livre p 142 ; AE n°5 S’approprier. Repérer, par sa longueur d’onde dans le spectre d’émission ou d’absorption une radiation caractéristique d’une entité chimique. Extraire des informations sur des supports variés. Livre p 143 ; AM n°1 AE n°5 et AD n°12 Analyser. Exploiter des informations sur des supports variés. Proposer une hypothèse. Exploiter des observations, des résultats, des mesures, etc. Interpréter qualitativement la dispersion de la lumière blanche par un prisme. Interpréter le spectre de la lumière émise par une étoile : température de surface et entités chimiques présentes dans l’atmosphère de l’étoile. Proposer un modèle ; utiliser un modèle pour prévoir, décrire et expliquer ; prendre conscience des limites d’un modèle. AE n°5 et AD n°12 AM n°1 AE n°3 et AD n°12 Livre p 126 ; AD n°10 ; 12-4 p 130 Livre p 143 ; AD n°12 et AM n°2 AD n°10 et AE n°5 et AD n°12 Réaliser Mettre en œuvre un protocole. Utiliser, dans un contexte donné, le matériel de manière adaptée. Construire un tableau, faire un graphique. Effectuer des calculs littéraux ou numériques Faire un schéma adapté. Utiliser un système dispersif pour visualiser des spectres d’émission et d’absorption et comparer ces spectres à celui de la lumière blanche. Pratiquer une démarche expérimentale pour établir un modèle à partir d’une série de mesures et pour déterminer l’indice de réfraction d’un milieu. AD n°10 et AE n°5 et AD n°12AM n°2 AD n°10 et AE n°5 et AD n°12 AE n°5 AE n°5 AD n°10 et AE n°5 et AD n°12 Livre p 128-129 ; Livre p 127 ; AD n°12 Valider Faire preuve d’esprit critique, discuter un résultat en fonction de son ordre de grandeur par exemple, une information, une hypothèse, une propriété, une loi, un modèle ; corroborer, infirmer, choisir, prendre position. Interpréter des observations, des mesures, etc. ; confronter un modèle à des résultats expérimentaux, mettre en lien des phénomènes et des concepts. AE n°5 et AD n° 11-12 Faire des propositions pour améliorer la démarche ou le modèle. AE n°5 et AD n° 11-12 AE n°5 et AD n° 11-12 Communiquer AE n°5 et AD n° 11-12 Rendre compte à l’oral ou à l’écrit en utilisant un vocabulaire scientifique adapté et rigoureux ; présenter sous une forme appropriée (schéma, graphique, tableau, figure, etc.) Rédiger un protocole, une explication, une réponse argumentée ou une synthèse Ecrire un résultat de manière adaptée (unités, chiffres significatifs, incertitudes...) AE n°5 et AD n° 11-12 Réaliser un schéma scientifique. AE n°5 et AD n° 11-12 Travailler en équipe et en autonomie, partager des tâches, s’engager dans un dialogue constructif, accepter la contradiction tout en défendant son point de vue, faire preuve de diplomatie, négocier et rechercher un consensus, demander une aide pertinente. AE n°5 et AD n° 11-12 Décrire une observation, de façon écrite et orale. AE n°5 et AD n° 11-12 AE n°5 et AD n° 11-12 AE n°5 et AD n° 11-12 I. Lumière monochromatique et lumière polychromatique. Activité documentaire n°10: La nature de la lumière blanche. (à réaliser en classe par binôme). Objectif général : • Interpréter l’expérience cruciale de Newton pour découvrir la nature de la lumière blanche du Soleil. A noter : Une lumière peut être constituée d'un ensemble de radiations lumineuses (ondes lumineuses) constituant son spectre. Chaque radiation correspond à une nuance de couleur. Un prisme ou un réseau permet de dévier et de séparer les radiations lumineuses d'une lumière pour obtenir son spectre. Le spectre de la lumière blanche émise par une lampe à incandescence est continu ; il s'étend du violet au rouge et comporte toutes les couleurs visibles par l’œil humain. Dans l'air et dans le vide, on caractérise une radiation par un nombre, appelé longueur d'onde, exprimé en mètre ou en sous-­‐multiple du mètre. La longueur d'onde est notée λ. Une lumière monochromatique est composée d'une seule radiation. Une lumière polychromatique est composée de plusieurs radiations. Exercices n° 3-5-6-7 p 130 et 12 p 131 / exercices corrigés : 1-2-4 p 130 II. Pourquoi un prisme dévie la lumière ? Activité expérimentale n°5: Loi de la réfraction. (à réaliser en classe par binôme). Objectif général : • Trouver une relation reliant l’angle d’incidence à l’angle de réfraction, et en déduire l’indice de réfraction d’un milieu. A noter : Ø La réfraction est le changement de direction d’un faisceau lumineux passant d’un milieu transparent à un autre. Ø L’angle de réfraction (i1) dépend de l’angle d’incidence (i2) et des indices de réfraction des milieux : n1 x sin i1 = n2 x sin i2 Ø Le rayon incident et le rayon réfracté sont situés de part et d’autre de la normale. Ø Pour une radiation lumineuse donnée, l’indice de réfraction d’un milieu transparent et homogène est un nombre sans unité supérieur ou égal à 1 : il caractérise ce milieu. Il donne une indication sur la vitesse à laquelle se propage une radiation lumineuse dans le milieu qu’il caractérise : n = C/Cmilieu Ø On peut déterminer un indice de réfraction grâce à des mesures d’angles et à la loi de SNELLDESCARTES relative aux angles. Pour cela, on exploite une mesure ou une série de mesures. Ø Le prisme est un système dispersif : son indice de réfraction dépend de la longueur d’onde λ de la lumière qui le traverse. III. La lumière des étoiles. 1- Relation entre la couleur et la température d’un corps. 2- Relation entre le spectre d’émission d’un corps et sa température. Activité documentaire n°11 : La température des étoiles. (à réaliser en classe par binôme). Objectif général : • Déterminer la température de surface d’une étoile à l’aide de son spectre. • Savoir qu’un corps chaud émet un rayonnement continu, dont les propriétés dépendent de la température. Activité documentaire n°12 : température de surface d’une étoile. (à réaliser en classe par binôme). Objectif général : • Mettre en évidence expérimentalement les variations du spectre d’un corps chaud en fonction de sa température. • Déterminer la température de surface d’une étoile à l’aide de son spectre. Le spectre de la lumière émise par un corps chaud est continu et dépend de la température de surface de ce corps. Le spectre de lumière émise par un corps chauffé s’enrichit vers le violet quand la température augmente. La courbe qui représente l’intensité lumineuse des radiations émises par un corps, en fonction des longueurs d’onde de ces mêmes radiations, est appelée le profil spectral. L’abscisse de son maximum permet d’évaluer la température de surface de ce corps. Activité de modélisation n°1 : Composition chimique de l’atmosphère d’une étoile. (à réaliser en salle informatique par binôme). Objectif général : • Déterminer la composition chimique de l’atmosphère d’une étoile à l’aide de son spectre. A noter : • Un gaz excité sous faible pression émet des radiations lumineuses de longueurs d’onde caractéristiques : spectre d’émission discontinu (raies colorées sur fond noir). • Lorsqu’une lumière blanche traverse un gaz sous faible pression, certaines radiations sont absorbées par ce gaz : spectre d’absorption (raies noires sur fond coloré). Exemple : • Une entité chimique ne peut absorber que les radiations qu’elle est capable d’émettre. • Les raies d’émission ou d’absorption permettent d’identifier une espèce chimique présente dans un gaz. • L’analyse de la lumière provenant d’une étoile permet de connaître sa température de surface et la composition chimique de son atmosphère. • Le Soleil est essentiellement composé d’Hydrogène et d’hélium. Animations : • http://www.edumedia-sciences.com/fr/ (identifiant : 0070001N mdp : edumedia) • http://videos.howstuffworks.com/discovery/29423-assignment-discovery-newtons-explanation-of-gravity- video.htm • http://dnpro.free.fr/gestclasse_v7/documents/swf/Capsule.swf • http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_temperature.swf • http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_abs_em.swf Evaluation formative en classe avec les exercices du livre : 5 minutes chrono p 130 3 et 6 et 8 p130 12 et 17 p131 5 minutes chrono p 146 3-5 p146 14-15 p 149 Evaluation sommative
